Otázka:
Mohou se magnetické silové linie dvou nebo více magnetů protínat?
Immortal Player
2013-10-21 09:47:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Základní vlastností magnetických siločar je, že se nikdy nemohou protínat. Který ze dvou níže uvedených bodů je správný?

  • Magnetické siločáry téhož magnetu se nemohou navzájem protínat, ale magnetické siločáry různých magnetů se mohou protínat navzájem.
  • Magnetické silové čáry se nemohou navzájem protínat bez ohledu na jejich původ (tj. zda čáry byly stejného magnetu nebo různých magnetů, nemohou se protínat)

Předpokládejme, že mám dva tyčové magnety. Pokud mám sklon přimět odpuzující póly, aby se spojily působením síly (tj. Pokud mám tendenci vytvářet severní pól dvou magnetů nebo jižní pól dvou magnetů dohromady). Protínají se magnetické silové linie navzájem?

Předpokládejme, že pokud předpokládáme, že se magnetické siločáry dvou různých magnetů protínají. Budou existovat dva směry magnetického pole v jednom bodě, tj. Můžeme nakreslit dvě tečny v jednom bodě. Jedna tečna bude udávat směr magnetického pole jednoho magnetu v tomto bodě a další tangenta bude udávat směr magnetického pole jiného magnetu ve stejném bodě.
Ano, mohou (v kvadrupólovém magnetu). Ale to znamená, že pole je v tomto bodě nula.
Devět odpovědi:
anna v
2013-10-21 10:59:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zde jsou kresby wikipedie polí siločar dvou magnetů ve dvou orientacích, podobné, podobné.

 poles like like

Severní pól k severnímu pólu

like unlike

Severní pól k jižnímu pólu.

Čáry se zkreslují, ale neprotínají se.

Tyto siločáry jsou řešením formálních Maxwellových diferenciálních rovnic. Diferenciální rovnice neposkytují diskontinuální řešení, jak by tomu bylo v případě, že by se překročily dvě čáry. Diskontinuity v řešeních, když existují hladké okrajové podmínky, nejsou možné, jako na výkresech. Diskontinuity mohou existovat jako singularity, které mohou existovat pouze u zdroje pole. Samotné siločáry sledují plynulé funkce od zdrojů.

Mawellovy rovnice byly neustále ověřovány enormním množstvím experimentů a aplikací, a proto důvěřujeme popisům přírody, které tato řešení poskytují.

Myslím, že důležitou součástí je, že jde o vektorové pole. Vektorové pole spojuje jeden vektor (s jedním směrem a jednou délkou) s každým bodem v prostoru. Čáry magnetického pole sledují vektory magnetického pole v každém bodě. Pokud by se křižovaly polní čáry, znamenalo by to, že v jednom bodě existují ** dva ** vektory se ** dvěma ** směry.
@MSalters, to je to, co bych nazval „diskontinuita“.
Vím, ale skalární pole může mít také diskontinuity a skalární pole lze také popsat diferenciálními rovnicemi. Je docela všeobecně známo, že magnetické pole není skalární, ale nebyla to přesně otázka na úrovni PhD.
@MSalters. Pokud bychom uvažovali o jediném magnetu s protínajícími se magnetickými linkami, jak jste řekli, v jednom bodě by existovaly dva vektory se dvěma směry. Bylo by to nesprávné. Pokud vezmete v úvahu magnetické linie dvou různých magnetů protínajících se navzájem, oni by také vytvořili dva vektory se dvěma směry v bodě. Ale tady jeden vektor bude indikovat směr magnetické linie jednoho magnetu a druhý vektor bude indikovat směr magnetické linie jiného magnetu. Nebylo by to v rozporu.
@Curie: Až na to, že realita tak nefunguje. „Magnetické čáry“ nejsou skutečné, jsou to abstrakce k popisu vektorového pole. A dokonce i s tisícem magnetů stále existuje jen jedno magnetické pole, tedy s jedním směrem v každém bodě. Pokud do tohoto bodu vložíte jehlu kompasu, bude to ukazovat tímto jedinečným směrem. BTW, _ pole_ se sčítají, ale je to proto, že jsou to vektorová pole a sčítání je proto sčítání vektorů.
@MSalters. Pochopil jsem vaše vysvětlení, že když budeme mít dva nebo více magnetů, bude existovat jediné magnetické pole. Jak bylo vysvětleno výše, pokud se siločáry protínají navzájem, budou dva vektory představující dva směry. Jeden by představoval směr magnetického pole jednoho magnetu a druhého představuje směr magnetického pole druhého magnetu. Ale v každém bodě bude jeden směr magnetického pole, jak jste řekli. Překřížené vektory tedy dávají výsledný vektor, který v daném bodě dává konkrétní směr. ** To znamená, že se mohou protínat magnetické čáry různých magnetů. **
Zapomínáte, že Velkým praktickým řešitelem diferenciálních rovnic je sama příroda. My jako fyzici máme za úkol zjistit, jaké diferenciální rovnice příroda používá, abychom mohli předvídat chování v budoucích situacích. Ze způsobu, jakým data odpovídají Maxwellovým rovnicím, víme, že jde o přírodní rovnice, pokud jde o makroskopická magnetická pole, což je situace ve vašem problému. Ještě jednou, diferenciální rovnice nevedou ke zdvojnásobení hodnot ve vektorech nebo skalářích nebo tenzorech. Jsou to jednotlivé hodnotové funkce souřadnic souřadnic v úloze.
Takže vaše použití grafického znázornění v hlavě a vyslovení těchto dvou vektorů se spojí, proto mají v tomto bodě x, y, z dvojnásobnou hodnotu, je špatné. Když má Příroda dvě těla, řešení je jedno, neřeší individuálně pro jedno individuálně pro druhé a nesčítá je. Jedna funkce s jednou hodnotou popisuje vektory magnetického pole buď z jednoho, nebo ze dvou nebo z tisíce magnetů. Různé okrajové podmínky a počet magnetů nese okrajové podmínky, což dává různá hodnotná řešení. Zajímalo by mě, studovali jste školní diferenciální rovnice?
@MSalter. [Pokračování předchozího komentáře] Takže když se protínají dvě silové čáry dvou různých magnetů. Můžeme nakreslit dvě tečny, které představují směr magnetického pole dvou různých magnetů v daném bodě. Můžeme vzít výslednici těchto dvou vektory pro zadání konkrétního směru. Bez průsečíku siloměrů nemůžeme nakreslit dvě tečny, abychom dali výsledný směr v určitém bodě.
@CURIE: Nemůžete přidat dva směry. Opět můžete přidat dva vektory, ale je to proto, že vektory mají směr i velikost. Řádky jednoduše nemají veličiny, pouze směry, a proto je nelze přidat.
To je způsobeno omezeními našeho mozku při provádění grafiky. při řešení diferenciálních rovnic my, jako příroda, nemáme tento antropomorfní předpoklad. Řídíme se matematikou.
@MSalters. Omlouvám se, že jsem chtěl přidat dva směry. Myslel jsem tím, že můžeme v průsečíku nakreslit dvě tečny. Tyto dvě tečny představují vektory magnetického pole dvou různých magnetů v tomto bodě. Jak jste řekl, můžeme přidat tyto dva vektory, které dávají výsledné magnetické pole v bodě.
jinawee
2013-10-23 10:29:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ostatní odpovědi jsou docela úplné, ale magnetické (a elektrické) čáry se v některých zvláštních případech protínají.

Příkladem může být konfigurace magnetického kvadrupólu:

To neodporuje ostatním odpovědím, ale znamená to, že ve středu je není pole a existuje několik směrů, jak se tam dostat (byl by to rovnovážný bod).

Viz také [magnetické opětovné připojení] (http://web.physics.udel.edu/research/plasma-physics/magnetic-reconnection)
Nebyl by v nějakém fyzickém případě kvadrupólového pole v rovnovážném bodě nějaký předmět? A nebylo by pole uvnitř objektu již přesně modelováno čtyřpólovým polem?
Quadrupole řešení nefunguje na počátku. Vícepólové rozklady se provádějí na velké vzdálenosti ve srovnání s velikostí zdroje.
@AlexeyBobrick Proč ne? Nemluvil jsem o vícepólovém rozkladu (což je aproximace, opravte mě, pokud se mýlím), ale o konfiguraci cuadrupole. Nebo říkáte, že nemůžete vypočítat pole cuadrupole?
Quadrupole pole je aproximace pole magnetického kvadrupólu na velké vzdálenosti. Na malé vzdálenosti se již nepřibližuje poli magnetického kvadrupólu.
Nebo přesněji řečeno, když jste blízko zdroje, nelze jej představovat jako magnetický kvadrupól.
@AlexeyBobrick Počkejte, znamená to, že graf není platný? Pro elektrický cuadrupole by bylo platné uvažovat o původu, že?
Děj můžete považovat za nesprávný nebo přibližný. V druhém případě při přiblížení ve středu uvidíte, že čáry magnetického pole jsou definovány a neprotínají se. V případě elektrického pole platí to samé.
Souvisí to také s tím, že všechny polní zdroje jsou spíše spojité než bodové.
@AlexeyBobrick Nyní chápu, co tím myslíš. Ale pokud je nedáte protínat, nemohli byste psát řádky polí na čáru spojující protilehlé póly. To by znamenalo, že by částice necítila žádnou sílu, což je falešné. Je to tak proto, že siločáry nejsou přesným popisem pole.
Teoretický limit blízký zdroji je následující.Čáry pocházející z opačných severních pólů zasáhnou v počátku a ohnou se o 90 ° směrem k jižním pólům.Dalo by se říci, že se řádky DOTÝKEJÍ, ale neprotínají se.V každém případě je řešení v počátcích jedinečnost problému, a tedy nefyzikální.Proto se zdá, že se dotýkají a mají ostrý roh.Ale je to dále dobrá aproximace.
thespian09
2013-10-21 09:58:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Obě pole se navzájem zkreslí. Topologie bude vypadat jako komprimované siločáry, ale nikdy se neprotínají. Pokud jste převrátili magnety tak, aby byly protilehlé póly blízko, pak se siločáry spojí dohromady

Heterotic
2013-10-23 13:18:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pokud máte dva magnety, jsou zde 3 magnetická pole, o kterých by se mělo mluvit:

i) Magnetické pole prvního magnetu (popsané magnetickými linkami prvního magnetu),

ii) magnetické pole druhého magnetu (popsané magnetickými linkami druhého magnetu),

iii) celkové magnetické pole, které je součtem dvou výše uvedených a je popsáno magnetickými čarami, které jsou účinně součtem předchozích dvou.

Je pravda, že pokud je nakreslíte na diagram, protnou se magnetické čáry v i) a v ii) ALE: Magnetické čáry CELKOVÉ magnetické pole se nikdy neprotíná z důvodů zmíněných v ostatních odpovědích.

Ve vašem příkladu můžete stále rozlišovat stejně. Odpověď je, že i když se pokusíte spojit severní póly dvou magnetů, magnetické čáry pole CELKEM se neprotínají. Místo toho budou vypadat jako obrázky zveřejněné v ostatních odpovědích.

QnoP
2013-10-23 15:52:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

V kvadrupólech a na obrázku zveřejněném jinawee se řádky také neprotínají. Jak poukázal jinawee, pole ve středu (kde se „protínají řádky“) je nula. Síla pole „nepřetržitě“ klesá, když se pohybujete od pólu k tomuto bodu, a v tomto konkrétním bodě je nulová. Matematicky můžete pokračovat v polních řádcích „tak blízko, jak chcete“ k tomuto bodu, ale protože samotné pole je tam nulové, nemáte žádné polní čáry, a proto zde není žádný průsečík. Jak uhodnete, dvě čáry na obrázku směřují k tomuto bodu a další dvě směřují ven. Důvodem je to, že potenciál v této konkrétní konfiguraci má tvar sedla a „zdánlivě“ průsečíkem je sedlový bod. Takže můžete znovu uhodnout, že to není rovnovážný bod. To znamená, že pokud opravíte velmi malý kousek železa nebo jakýkoli magnetizovatelný kov uprostřed této konfigurace (sedlový bod), může ho malá porucha poslat směrem k pólům na cestě siločar.

udiboy1209
2013-10-24 23:31:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odpověď Anny V je úplná a uspokojivá, ale chybí jí trochu detailů, které jsem si myslel, že zmíním.

Polní čáry vytvořené v prostoru díky magnetu nebo jakékoli kombinaci magnetů bod zobrazuje směr magnetického pole net v daném bodě ve vesmíru. Tečna křivky polní čáry zobrazuje směr a hustota polních čar zobrazuje velikost.

Pokud se polní čáry někdy protnou v kterémkoli bodě, budou v daném bodě dvě tečny křivky polní čáry, které je rozporuplné, protože v jakémkoli bodě vesmíru může existovat pouze jeden vektor síťového magnetického pole, který má pouze jeden směr.

To také dokazuje, že siločáry musí být spojité a proměnlivé, což znamená, že nemohou mít zlomy nebo ostré rohy.

Rijul Gupta
2013-10-21 14:01:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Silové čáry elektrického i magnetického původu se nikdy neprotínají. Ale musíte si pamatovat, když to řekneme, mluvíme o výsledných siločarách.

Je zřejmé, že jednotlivá pole dvou nabitých částic nebo magnetů, pokud jsou nakreslena samostatně, by mohla prokázat protnutí. Ale všude, kde by tato 2 pole protínala své komponenty podél některých směrů, by se sčítala a podél některých by se zrušila, což by vám zanechalo jedinou polní čáru, protože k tomu dojde na všech křižovatkách, pokud by se řádky polí vykreslily jako v předchozích odpovědích, být na určitých místech spíše komprimován nebo rozšiřován než na několika křižovatkách.

QnoP
2013-10-21 16:07:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kromě výše uvedených odpovědí jsou rovnice elektromagnetického pole lineární, což znamená, že pole se řídí principem superpozice. Takže pokud samostatně vypočítáte pole různých zdrojů v určitém bodě, bude pole v tomto bodě superpozicí vašich vypočítaných polí, přičemž v každém bodě zůstane pouze jeden vektor (a zachováte si bezpečný popis vektorového pole elektromagnetického pole) .

Nikša
2019-02-12 19:52:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

udiboy a chybí vám jeden detail, že síťové magnetické pole je POUZE magnetické pole, jakmile dvě pole interagují.Ve hře již nejsou dvě pole, zkreslují se do nového tvaru, jednoho nového vzájemného pole.



Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 3.0, pod kterou je distribuován.
Loading...